为什么高红移星系表现出多样化的气相金属丰度梯度？

近期对z=0.6-3星系的空间分辨观测揭示，高红移星系表现出复杂的运动学和宽广的气相金属丰度梯度分布。为了理解这些结果，我们使用了来自Feedback in Realistic Environments (FIRE)项目的一套高分辨率宇宙学放大模拟，其中包括了多相ISM、恒星形成和恒星反馈的物理动机模型。我们的模拟重现了观测到的运动学性质和金属丰度梯度的多样性，与z=0-3的观测大致一致。强的负金属丰度梯度仅出现在具有旋转盘的星系中，但并非所有旋转支撑的星系都有显著梯度。具有极少旋转的强扰动星系总是具有平坦的梯度。高红移星系的运动学性质和金属丰度梯度可以在短时间尺度上显著变化，这与星暴事件相关。来自星暴的反馈可以破坏气体盘，驱动强外流，并使先前存在的负金属丰度梯度变平。单个星系的时间变率在统计上与整个模拟样本相似，表明高红移星系中观测到的金属丰度梯度反映的是星系的瞬时状态，而非宇宙学时间尺度上的吸积和增长历史。我们发现金属丰度梯度对恒星质量和比恒星形成率(sSFR)的依赖性较弱。低质量星系和具有高sSFR的星系倾向于具有平坦的梯度，这可能是因为反馈在这些星系中更为有效。我们认为，为了产生观测到的多样化金属丰度梯度，在小尺度上分辨反馈是很重要的。